Apa itu distilasi? Ini adalah proses mengubah cairan menjadi uap, yang kemudian mengembun kembali menjadi bentuk cair. Contoh paling sederhana adalah penyulingan air, di mana uap dari ketel disimpan sebagai tetesan di permukaan yang dingin.
Aplikasi dan riwayat
Distilasi digunakan untuk memisahkan cairan dari padatan yang tidak mudah menguap, seperti pada penyulingan spiritus dari bahan fermentasi, atau untuk memisahkan dua atau lebih cairan dengan titik didih yang berbeda, seperti dalam pembuatan bensin, minyak tanah, dan pelumas dari minyak bumi. Aplikasi industri lainnya termasuk pengolahan bahan kimia seperti formaldehida dan fenol dan desalinasi air laut.
Proses distilasi mungkin digunakan oleh para peneliti kuno. Aristoteles (384-322 SM) menyebutkan bahwa air murni dapat diperoleh dengan menguapkan air laut. Pliny the Elder (23-79 M) menggambarkan metode kondensasi primitif di mana minyak yang diperoleh dengan memanaskan damar dikumpulkan pada wol yang ditempatkan di atasalembic.
Distilasi sederhana
Sebagian besar metode penyulingan yang digunakan dalam penelitian industri dan laboratorium adalah variasi dari penyulingan sederhana. Teknologi dasar ini menggunakan kubus atau retort di mana cairan dipanaskan, kondensor untuk mendinginkan uap, dan bejana untuk mengumpulkan distilat. Ketika campuran zat dipanaskan, zat yang paling mudah menguap, atau zat yang memiliki titik didih paling rendah, didestilasi terlebih dahulu, lalu yang lain didistilasi, atau tidak disuling sama sekali. Peralatan sederhana seperti itu sangat baik untuk memurnikan cairan yang mengandung komponen yang tidak mudah menguap, dan cukup efektif untuk memisahkan zat dengan titik didih yang berbeda. Untuk keperluan laboratorium, bagian dari peralatan biasanya terbuat dari kaca dan dihubungkan dengan sumbat, selang karet, atau tabung kaca. Dalam skala industri, peralatan terbuat dari logam atau keramik.
Distilasi fraksional
Sebuah metode yang disebut distilasi fraksional, atau diferensial, dikembangkan untuk penyulingan minyak karena distilasi sederhana untuk memisahkan cairan yang titik didihnya sedikit berbeda tidak efisien. Dalam hal ini, uap berulang kali mengembun dan menguap dalam wadah vertikal terisolasi. Peran khusus di sini dimainkan oleh kapal uap kering, kolom fraksional dan kondensor, yang memungkinkan mengembalikan sebagian kondensat kembali ke diam. Tujuannya adalah untuk mencapai kontak dekat antara fase-fase campuran yang berbeda naik sehinggahanya fraksi yang paling mudah menguap dalam bentuk uap yang mencapai penerima, dan sisanya kembali dalam bentuk cair menuju kubus. Pemurnian komponen volatil sebagai hasil kontak antara arus berlawanan tersebut disebut rektifikasi, atau pengayaan.
Distilasi ganda
Metode ini juga disebut penguapan kilat multi-tahap. Ini adalah jenis distilasi sederhana lainnya. Ini digunakan, misalnya, untuk menyuling air di pabrik desalinasi komersial besar. Mengubah cairan menjadi uap tidak memerlukan pemanasan. Itu hanya mengalir dari wadah dengan tekanan atmosfer tinggi ke wadah dengan tekanan lebih rendah. Hal ini menyebabkan penguapan yang cepat, disertai dengan kondensasi uap menjadi cairan.
Distilasi vakum
Salah satu variasi dari proses pengurangan tekanan menggunakan pompa vakum untuk membuat vakum. Metode ini, disebut "destilasi vakum", kadang-kadang digunakan dengan zat yang biasanya mendidih pada suhu tinggi atau terurai saat direbus dalam kondisi normal.
Pompa vakum menciptakan tekanan di kolom, yang jauh lebih rendah daripada tekanan atmosfer. Selain mereka, regulator vakum digunakan. Kontrol parameter yang cermat sangat penting karena efisiensi pemisahan tergantung pada perbedaan volatilitas relatif pada suhu dan tekanan tertentu. Mengubah pengaturan ini dapat mempengaruhi kemajuan proses.
Distilasi vakum terkenal di kilang. Metode distilasi konvensional terpisahhidrokarbon ringan dan pengotor dari hidrokarbon berat. Produk residu dikenakan distilasi vakum. Hal ini memungkinkan untuk memisahkan hidrokarbon bertitik didih tinggi seperti minyak dan lilin pada suhu rendah. Metode ini juga digunakan dalam pemisahan bahan kimia organik peka panas dan dalam pemulihan pelarut organik.
Apa itu distilasi uap?
Distilasi uap adalah metode distilasi alternatif pada suhu di bawah titik didih normal. Ini digunakan ketika zat suling tidak dapat bercampur dan tidak bereaksi secara kimia dengan air. Contoh bahan tersebut adalah asam lemak dan minyak kedelai. Selama distilasi, uap dimasukkan ke dalam cairan, yang memanaskannya dan menyebabkan penguapan.
Distilasi dalam kolom yang dikemas
Meskipun kolom terkemas paling sering digunakan untuk penyerapan, kolom ini juga digunakan untuk distilasi campuran uap-cair. Desain ini menyediakan area permukaan kontak yang besar, yang meningkatkan efisiensi sistem. Nama lain untuk struktur seperti ini adalah kolom distilasi.
Prinsip pengoperasiannya adalah sebagai berikut. Campuran mentah komponen dengan volatilitas yang berbeda diumpankan ke tengah kolom. Cairan mengalir ke bawah melalui nosel, dan uap bergerak ke atas. Campuran di bagian bawah tangki memasuki preheater dan keluar dengan uap. Gas bergegas ke atas melalui pengepakan, mengambil komponen cairan yang paling mudah menguap, keluar dari kolom dan memasuki kondensor. Setelah pencairan, produk masukke pengumpul dahak, di mana ia dipisahkan menjadi destilat dan fraksi yang digunakan untuk irigasi.
Konsentrasi yang berbeda menyebabkan komponen yang kurang mudah menguap berpindah dari fase uap ke fase cair. Nosel meningkatkan durasi dan area kontak, yang meningkatkan efisiensi pemisahan. Di outlet, uap mengandung jumlah maksimum komponen volatil, sedangkan konsentrasinya dalam cairan minimal.
Nozel diisi dalam jumlah besar dan paket. Bentuk pengisi dapat berupa acak atau terstruktur secara geometris. Itu terbuat dari bahan inert seperti tanah liat, porselen, plastik, keramik, logam, atau grafit. Pengisi biasanya memiliki dimensi dari 3 hingga 75 mm dan memiliki luas permukaan yang besar dalam kontak dengan campuran uap-cair. Pengisian massal memiliki keunggulan throughput tinggi, ketahanan tekanan tinggi, dan biaya rendah.
Pengisi logam memiliki kekuatan tinggi dan keterbasahan yang baik. Keramik memiliki keterbasahan yang lebih tinggi, tetapi tidak sekuat itu. Yang plastik cukup kuat, tetapi tidak basah dengan baik pada laju aliran rendah. Karena pengisi keramik tahan terhadap korosi, pengisi ini digunakan pada suhu tinggi yang tidak dapat ditahan oleh plastik.
Nozel paket adalah jaring terstruktur, yang dimensinya sesuai dengan diameter kolom. Menyediakan saluran panjang untuk aliran cairan dan uap. Mereka lebih mahal, tetapi memungkinkan Anda untuk mengurangi penurunan tekanan. Nozel paket lebih disukai pada laju aliran rendah dan di bawah kondisi tekanan rendah. Mereka biasanya terbuat dari kayu, lembaran logam atau anyaman.
Digunakan dalam pemulihan pelarut dan industri petrokimia.
Distilasi dalam kolom distilasi
Tipe kolom yang paling banyak digunakan. Jumlah pelat tergantung pada kemurnian yang diinginkan dan kerumitan pemisahan. Ini mempengaruhi ketinggian kolom distilasi.
Prinsip pengoperasiannya adalah sebagai berikut. Campuran diumpankan di tengah ketinggian kolom. Perbedaan konsentrasi menyebabkan komponen yang kurang volatil berpindah dari aliran uap ke aliran cair. Gas yang meninggalkan kondensor mengandung zat yang paling mudah menguap, sedangkan zat yang kurang mudah menguap keluar melalui pemanas ke aliran cairan.
Geometri pelat dalam kolom mempengaruhi derajat dan jenis kontak antara keadaan fasa yang berbeda dari campuran. Secara struktural, mereka adalah saringan, katup, tutup, kisi, kaskade, dll. Baki saringan, yang memiliki lubang untuk uap, digunakan untuk memberikan kinerja tinggi dengan biaya rendah. Baki katup yang lebih murah, di mana bukaan dilengkapi dengan katup pembuka dan penutup, cenderung tersumbat karena penumpukan material. Tutup dilengkapi dengan tutup yang memungkinkan uap melewati cairan melalui lubang kecil. Ini adalah teknologi paling canggih dan mahal, efektif pada laju aliran rendah. Fluida mengalir dari satu tray ke tray lainnya melalui pipa vertikal saluran pembuangan.
Tabel kolom sering digunakan untuk memulihkan pelarut dari limbah proses. Mereka juga digunakan untuk memulihkan metanol dalam operasi pengeringan. Air keluar sebagai produk cair, dan sampah organik yang mudah menguap masuk ke fase uap. Inilah yang dimaksud distilasi dalam kolom distilasi.
Distilasi kriogenik
Distilasi kriogenik adalah penerapan metode distilasi umum untuk gas yang didinginkan ke keadaan cair. Sistem beroperasi pada suhu di bawah -150 °C. Untuk ini, penukar panas dan koil digunakan. Seluruh struktur disebut blok kriogenik. Gas cair memasuki unit dan disuling pada suhu yang sangat rendah. Kolom distilasi kriogenik dapat dikemas dan dikemas. Desain batch lebih disukai karena material curah kurang efektif pada suhu rendah.
Salah satu aplikasi utama distilasi kriogenik adalah pemisahan udara menjadi gas penyusunnya.
Distilasi ekstraktif
Distilasi ekstraktif menggunakan senyawa tambahan yang bertindak sebagai pelarut untuk mengubah volatilitas relatif salah satu komponen campuran. Pada kolom ekstraktif ditambahkan pelarut pada zat yang akan dipisahkan. Komponen aliran umpan yang akan diperoleh kembali bergabung dengan pelarut dan keluar dalam fase cair. Komponen lainnya menguap dan masuk ke dalam destilat. Lari kedua kekolom lain memungkinkan zat untuk dipisahkan dari pelarut, yang kemudian kembali ke tahap sebelumnya untuk mengulangi siklus.
Distilasi ekstraktif digunakan untuk memisahkan senyawa dengan titik didih yang dekat dan campuran azeotropik. Distilasi ekstraktif tidak tersebar luas di industri seperti distilasi konvensional karena kerumitan desainnya. Contohnya adalah proses memperoleh selulosa. Pelarut organik memisahkan selulosa dari lignin, dan penyulingan kedua menghasilkan zat murni.
